上世纪80-90年代,全车上下浸透了现代主义风范,外形清秀紧凑的ND2型机车在华南大地跨越山川,纵横驰骋,默默经历着太平洋季风带来的寒暑转变,所留只影栉风沐雨在纵横的铁道线上,自异于中土,如西风东渐。从苏尔寿直列12缸柴油机,到枕梁横动装置,再到车轮辐条和圆圆的车顶,以及几种具备高识别度的外观涂装——当我们回望它的身影,就像是在观察一个与现在大不同的时代风貌,从内到外,光华奕奕但朴素平和。现今它还在牵引着列车驰骋在一万公里以外喀尔巴阡山间的莽原,活的记忆总被岁月雕琢,但也仍未走远。
在2008年——一个承载了很多集体记忆的年份,ND2的身影重现桌面。前辈的产品造型美观,细节呈现引领时代,仅仅在尺寸仿真的小部分方面和一些规格化组件上稍有欠缺,导致这个车做工上乘但长期以来不温不火。诸如刀片轮、过时的8针口、排障器外翻角度和车顶弧线的错误等等其实都不是大问题,但放在今天,就足以作为新产品出现的理由。
正因为此,我们此次将要制作的ND2型内燃机车模型不仅会整车的形式呈现,根据实际需要,我们还将会单独供应一些零件套材供改造和升级之前您手上的产品——您可以购买全新的模型,它融合了更多近年来在火车模型界得到应用的新功能;也可以购买全方位升级的转向架组件、排障器组件和车顶汽笛组合等,如购买静态模型的改造套件一般。如此一来,如果您觉得能接受过去的ND2模型不是那么准确的外观,那么可以增补一点零件,继续让它跑起来,不必破费买新车的钱。
我们坚持适度准确的标准,运用技术手段,克服资料缺乏的困难,积极联系对ND2型机车颇有研究的粤、沪、宁、皖地区的青年铁道爱好者,从实车测绘出发,求真务实,做好建模工作;积极思索,研究需求,构思“两用”部件,简化复杂工艺;大胆实践,构思改良和革新已有的方法,化解运动部件同时保持动态特性与外观的矛盾。
此次ND2型机车的模型并非按照配发的客户图纸制作,但结合测量后数字分析、文字资料和业内人士指点,我们也同样能得到足够准确的外观,非常理性地没有要求执行严格的缩比标准,但求形准不输给同行即可。依靠一本罗马尼亚文和一本中文的书,还有热心人士提供的图像测绘资料,我们对着保存的真车开始探索。由于之前曾有打算制作这个型号,搞过一个半拉子工程,所以这次上马觉得工程量不大。但是后来发现必须大幅度改变原设计,几乎等于从零开始,于是就借这个机会,从贴近实车,查访钻研做起,从头来了一遍——对原型车仿真建模不是什么高技术活动,只要认真一点通常结果都不太差。
也正因此,此次我们以软件工程上常用的增量模型类似的方式管理建模工作,以多轮快速迭代的方式,逐次生成一个合适的工程可行的数字模型。从一开始,我们在设计拔模斜度、间隙、注塑公差等的时候就采用模块化方式,重新确定了建模规范,电路规划和几个需要的工艺预研同步展开,分开建模,除转向架部分为”先对接后详细“做了二次调整之外,其余均一气呵成,恰好赶得上夏天几个模具厂的档期。事后觉得这是我们做的最”正常“的一次,前后总共花了大约50天就完成了全部建模并提交模具工艺审核。
下面就简单吹吹风,正式公开这个项目,也接受意见和建议。按照计划, HO比例的ND2型会在2022年下半年投入制造,排位在DF4C/D DF8和ND5之后,一切正常的话,会在2023年秋季上市。我们目标是制作一个中档,对个别细节重点塑造,对一些细节大胆省略的一个价格适中的产品。
2月可以说是逃出深圳的,基本上什么都没带,不仅没有万用表、电源、电烙铁,连硬盘都没带过去。
既然来了海南,必然要去看一趟ND2。
海南铁路博物馆是以前的海南铁路总公司办公地,就在八所港区旁边
时间赶上的话,还能看到DF5-1776号在院墙外经过
八所港面对北部湾,西风怒号,浊浪排空,南在琼岛,却无薰意。图上的小姐姐蜷缩在文保碑旁,是为了保护她带的2只兔兔不受风寒,让我们为这位爱兔小姐姐点赞!
ND2在海南铁路博物馆的停车位置绝佳,我去测量的时候,ND2内部机电系统的建模工作已经接近完成,我要做的就是给Creo的调整工作补充资料。
首先要做粗略的扫描,扫描的结果确实不能直接用,因为误差太大,但是可以用作校正近距离测量,以及建模时查漏补缺之用。
这其实是我第一次见到ND2,见到之后就发现之前的模型其实还原程度远远没有我想的那么高(后来发现看起来建模很考究的车身尺寸也全部有问题,无奈放弃了对样板抄数的捷径,认真从头再来)
海南这辆车保存状态总体来说很好。没有什么缺件,除了传说中的”邢师傅“偷盗的机车铭牌没有安回去之外,余下可见段大部完好。相对来说在光滑平整的车身上对砂管这样的小零件做绝对定位是很难的一件事,哪怕用了激光辅助标定,还是需要在两个维度(因为高度是有数据的)上给出相对特征点的位移。这花了一些时间。
补全先前其他厂牌的模型遗漏的一些很重要的特征也是测量工作的重点
先前上市的其他ND2模型没有建模复原车前端的带孔底板构造,且排障器卷钣面的三维构成和实车相差较大,圈子内多有诟病。不过这次测量没有遇上太大困难,因为这些零件全都在体现现代主义风格的设计语言,造型简洁,许多几何体特征都是整数,空间构成也不复杂。这些结构被设计出来40多年后的现在,我又有多种辅助测量手段,从扫描建模到激光准直,再加上斜面多点测量倾角取平均的方式滤除运用中的磕碰、涂装等造成的尺寸干扰,很快就得到了不错的结果。
先前其他厂牌的模型油箱与实车相比完全不对,没有任何可以参照的建模特征。因此也需要从头开始。这么做还有另一个意外的收获。
ND2的内在特质并不仅仅在于洗练的外形,这个双V牵引拉杆就是其另一个独特的特征。这组拉杆(如下图所示)将两个转向架连接起来,在启动和过弯的时候能有效分配牵引力,改善动态载荷分布。之前的060DA或者ND2模型产品都没有将其表现出来。我发现这个结构的时候十分好奇,因为此前从不知道ND2还有这个东西——这个结构无论是照片还是模型,从外面也看不见。幸好这次测量带齐了工具,从旁边探入油箱和转向架之间的缝隙后,方才拍到了此结构的全貌。
既然发现了,就想想办法把它做出来好了。但是模型上仿真的这个结构与真车还是有很大区别,没有相互连接,也就并不具备两个转向架的相互牵拉作用。当转向架偏转的时候,隐藏的V形对称结构会分别随各自所连接的转向架摆动。这样的机械设计有一个附加的好处就是,可以使用各种易得的传感器,包括电位计或板载霍尔元件来测量偏转角度,以便给电控系统提供触发音效或者其他主动控制的信号。
既然谈到转向架,不得不说ND2的转向架的特色。首先转向架的前后端梁形成了一个包围式结构,轴箱和一系悬挂组件相对独立。靠近车中央的两组牵引电机共享一个横梁作为悬吊基座。
图示为背靠背的两个电机
图为I端牵引电机靠近钩缓装置一端向油箱方向看
图为制动连杆,靠近I端缓冲器
其次就是,转向架的侧梁在侧面被车身遮蔽,如果保持转向架的微观完整结构重塑,那么必然会制造车身和框架的运动干涉。
火车模型界,在HO比例需要过小于18寸轨道的产品的建模过程中遇到这种情况时,常见的做法是在缩微的组件上构造一个独立于框架的转向小主体,在构架碰上车身之后,放置动力轮对的转向小主体继续旋转。这在HO和I比例的欧洲机车车辆的缩微工程建模中经常会使用这样的处理方式。
但ND2的转向架外框相当长,这么做所提供的干涉缓解量仍然不够,于是我们就做了一点改进,把原先大家都用的小主体二级偏转的方向改为向相反方向偏转,同时不再给靠近车钩一端的轮对输出动力,只把动力传给在靠近油箱一侧,有对称的牵引电机悬挂装置仿真外形组件的两个轮对上。这样,依靠没有横向自由度但有垂向自由度的前轮把大质量的转向架压紧在轨道上,另外两个轮对构成的转向小主体在弯道上比起转向架框架相对车体前进矢量的偏转角度更小。这样在不解除黏着的同时,动力轮对连线所在的矢量背向圆心方向偏移,在转向架内部形成了一个1+2径向转向架组。恰好ND2造型紧凑,两个转向架的转动轴心连线很短,因此这样简单的改动就完美解决了遇到的矛盾。
如此一来结构能保全,不必像之前的其他厂牌砍掉那么多结构件,或者缩窄四个结构梁形成的的矩形,转弯问题也解决了。同时,枕梁横动装置还能保持与框架的刚性连接。
另一个相较之前其他厂牌产品的重大改良就是重塑车体的结构:
ND2的车体结构非常简单,对照两本书可以发现其纵横梁组共用了060DA的结构(本来车架就是一样长的,但是根据中方意见量产后的车宽度和车体两端面又有所调整,所以最终的长度不同)。之前的模型也许是由于资料不全或为成本考虑而故意简化,未将这个很简洁也很有特色的车底结构呈现出来。结合罗马尼亚的资料和铁道出版社的书上的文字资料,我们知道ND2的车身纵梁没有挠度,所以可以精确地以340工字梁的位置锁定地板的底部距轨面的绝对高度,这样就将车身本体的各个部件很容易搭建在一个参考面上,形成了一个不依赖各种实测局部参照的零件装配体。
车顶和车身的建模没有什么难度,在使用了辅助三维建模的前提下更是相对容易。结合测量的数字和资料,使用不精确的三维数据做比对,ND2本就构造简洁的车身很快便完成建模。
对此过程有最大帮助的还是两本书,书上详细记载了钢板的扳弯方式、整体几何特征、甚至包括侧墙和车顶曲线对应弦长之间的宽度差异。此处多说一句,ND2是极少数的没有雨檐的中国内燃机车,这其实为我们现在准备展开的模具加工工作提供了不小的方便。
博物馆面向展陈的ND2机车的视野非常好,向工作人员申请后登上馆内的空办公楼即拍摄到车顶。从散热风扇到检修踏板,等等等等,件无巨细,全部投射在CMOS的方寸之间。
对照实车车顶两端的弧面可见确实与之前其他厂牌制作的模型有较大的外观差异,此次比较精确地复核之后,应该是不会错了。
完全需要拉尺子的几个点也不多,比测量国货实在是轻松多了。量车量的比较享受的也就这一次,天气好,温度也不高,车需要量的部分还简单。
ND2的前踏板多种多样,这种也画了,但是最终因为车号冷门还是落选了
(拍摄:Rayon,供图者未参与本项目)
在侧面细节的刻画上其实我们这次没有准备做特别多繁杂的零件装点其上。大部分特征还是使用浮雕来呈现。但是机舱的空间足够大,所以就将苏尔寿直列12LDA28B柴油机的外观通过立体方式呈现了出来。还好这个柴油机不是什么稀罕货,外形资料比较容易找到,外观也比较简单,所以模具工艺上太大代价也不会太大,对售价影响很小。
打水印是自动的,照片非原创 摄影佚名
同样也依照新的资料对司机室的驾驶台做了非常完善的建模。只是ND2驾驶太实在乏善可陈,没什么值得说的。控制台厚实,做成模型布线也很方便。没有什么太多介绍的价值。相对而言,这次使用外装玻璃是一个降低成本的新尝试。
运用状态末期和报废状态下的ND2驾驶台
(供图:Rayon,供图者未参与本项目)
因为成本的缘故,我们不准备做太多的车号,入选的有如下几个号:
072 上局宁段 银色窗框 双喇叭 摄影:佚名(可能是翻拍的反转片)
082 上局沪段 黑色窗框 双喇叭 有重联线 翻拍:cx 供图:Rayon
088 上局杭段 墨绿色车身 3喇叭构型 同171号
(先前图片系未知会使用,特此致歉)
171 上局沪段 黄色 4喇叭 4B低音喇叭 摄影:R. Amberger (美国)
203 广铁海段(按实际历史涂装制作)有前踏板和四个扶手
207 广局广段 牵引广九直通车时的构型 影片来源未知 供图:Rayon
225 广铁长段 2短2长喇叭 有前踏板和加装的扶手 摄影:李先生(澳大利亚)
下面简单展示几张建模图,请提意见以便修正。(这里面有一些错误已经被修正掉了,比如图上的司机室壁板装反了,这是4月截图的时候不小心造成的,实际的产品不会出现问题,但是懒得重新截图了)
225号
171号
088号
072号
我们这次准备同时造补充套件和全车模型,对我们来说这当然不是最佳产品策略,但是我思考之后,如果先前的东西足够好,足够便宜,那么能锦上添花也比另起炉灶要更有社会意义。另一方面,作为干了两三年但是没有看到回头钱的我们,认真思考后已经得出了一个有充分现实依据的结论,即:
中国火车模型目前的静态和动态特性所消耗的生产成本与受众所能接受的售价之间存在非常大的落差,以至于将之作为一个可以自持的生意实现商业化运营是完全不现实的——由于零售总额上不去(产值不高,且模具复用机会不大),产品上市频度也上不去,这样的双重限制使得资金周转的效率已经低于我们这些投资做模型的发烧票友人用同样的钱做一般的低风险非不动产投资的收益。为了爱好可以适当牺牲一点经济利益,但是为如此低的收益自掏腰包加上绞尽脑汁,赔了夫人又折兵的在产品上扩大一点”利润“就显得我心智不健全。所以也只能以相互捧场,相互补贴的方式处理每一个新项目。
无论多瑙河或扬子江,波涛传递的方向都是顺着地球运行的方向,所谓世界潮流浩浩汤汤,顺之者昌逆之者亡。造模型也一样,极目远眺未来,不和节约、务实、客户为中心的消费趋势做对就是正确的方向。因此在玩票的方针指导下,自损一点本来就不多的利润就显得不是那么重要了。ND2诞生在社会主义国家,服务于社会主义群众,所以精神上,它本就不属于消费主义的时空。
题图摄影 R. Amberger (美国)
除署名照片外,仍有许多照片没能寻找到拍摄者,无法致谢和询问许可,深表歉意。